L'atmosphère est la principale source d'azote , sous forme de
diazote,
puisqu'elle en contient 79 % en volume. L'azote, composé essentiel à de
nombreux processus biologiques, se retrouve entre autres dans les
acides aminés constituant les
protéines, et dans les
bases azotées présentes dans l'
ADN. Des processus sont nécessaires pour transformer l'azote atmosphérique en une forme assimilable par les organismes.
L'azote atmosphérique est fixé par des
bactéries présentes dans le sol, telles que
Azobacter vinelandii, grâce à une enzyme, la
nitrogénase. Celles-ci produisent de l'
ammoniaque (NH
4OH) à partir de l'azote atmosphérique et de l'
hydrogène de l'eau. Certaines de ces bactéries, comme
Rhizobium, vivent en
symbiose avec des
plantes, produisant de l'ammoniaque nécessaire aux plantes, en contrepartie des
glucides de la plante dans la rhizosphère. L'ammoniaque peut aussi provenir de la décomposition d'organismes morts par des bactéries
saprophytes sous forme d'
ions ammonium (NH
4+).
Dans les sols bien oxygénés, mais aussi en milieu aquatique oxygéné, des bactéries transforment l'ammoniac en
nitrite (NO
2-), puis en
nitrates (NO
3-), au cours du processus de
nitrification. On peut décomposer cette transformation en
nitritation et
nitratation.
Les
végétaux absorbent grâce à leurs
racines les
ions nitrate (NO
3-) et, dans une moindre mesure, l'
ammonium présent dans le sol, et les incorporent dans les acides aminés et les
protéines. Les végétaux constituent ainsi la source primaire d'azote
assimilable par les
animaux.
En milieu
Anoxique, (sol ou milieu aquatique non oxygéné) des bactéries dites
dénitrifiantes transforment les nitrates en gaz
diazote, c'est la
dénitrification.
En mer[modifier]Sous forme de
nitrate ou d'
ammoniaque, l'azote est très
soluble et dans l'eau et mobile dans les écosystèmes. Le ruissellement,
l'érosion et les pluies tendent à ramener les nitrates non captés par la
biomasse terrestre vers les
lacs et surtout vers les
nappes phréatiques et les
océans. Dans la mer, comme sur terre, l'azote dissous dans l'eau est capté (via la
photosynthèse) par les plantes et certaines bactéries, puis concentré dans le
réseau trophique sous forme de
protéines animales notamment.
Tout
poisson et tout animal marin concentre dans sa
biomasse (
matière organique)
une partie de l'azote accumulé par les végétaux ou animaux qu’il a
consommés, lesquels l’ont prélevé dans le stock océanique, alimenté par
l’atmosphère, et de plus en plus excessivement par les apports
terrigènes (engrais, et eaux usées essentiellement).
Or, depuis le développement de la
pêche industrielle et intensive, cette quantité n’est plus négligeable. En
effet, chaque poisson pêché en mer correspond donc à un retrait d’azote
du compartiment océanique. Cette quantité a été évaluée pour 58
écosystèmes marins répartis sur le globe par une étude
1 récente sur le cycle de l'azote dans les régions côtières. En 1960 la
pêche en mer ramenait vers la terre 60 % des composés azotés estimés
être apportés par les fertilisants lessivés par les pluies. Or, de 1960 à
2004, ces apports azotés ont été multipliées par 7,5, alors qu’en
raison d’une raréfaction des espèces commercialisables suite à la
surexploitation des océans, les prises de pêche n’ont augmenté que de 2,5. Seulement
environ 20 % de l’azote perdu en mer par l’agriculture sont donc en 2008
« récupérés » par les activités de pêche, laquelle devrait être pour
ces raisons mieux prise en compte dans les calculs des bilans d’azote et
risques d’
eutrophisation.
Une interprétation facile et rapide de ces résultats serait de croire
qu’en augmentant encore la pêche on diminuerait l’eutrophisation
marine. Cette piste serait illusoire, rappelle Greenpeace l'auteur de
l'étude elle-même, notamment parce que poursuivre la surpêche conduira
rapidement à la disparition pure et simple de la plupart des espèces
commerciales, et donc à une eutrophisation pire encore. La solution
préconisée par les
ONG environnementales et de nombreux organismes scientifiques, et notamment par un rapport récent
2 du Conseil de la recherche portant sur la «
qualité de l'eau du fleuve Mississippi au regard de la Loi sur l'eau : progrès, défis et opportunités ». Ce rapport recommande que l'
EPA et l'
USDA coopérèrent mieux pour réduire les impacts de l'agriculture sur la qualité de l'eau du Mississippi et du nord du
golfe du Mexique (
zone morte de 22 000 km
2 environ en 2007-2008 ; la plus vaste du monde). L'excès d'azote cause
la prolifération de phytoplancton qui se décompose en consommant
l'oxygène dissous dans l'eau aux dépens des organismes vivants qui
disparaissent alors
3.
La seule solution durable serait de limiter en amont les pertes
d’engrais azotés d'origine agricole et de reconstituer un stock de
poisson suffisant pour alimenter une pêche durable. Les indicateurs
disponibles laissent penser que ces deux options peinent à se mettre en
place.
Dans un aquarium[modifier]Article connexe :
aquariophilie.
Cycle de l'azote dans un
Aquarium1 - Nourriture et nutriments
2 - Production d'urée et d'ammoniac
3 - Ammoniac → nitrites (Nitrosomonas)
4 - Nitrites → nitrates (Nitrospira)
5 - Evaporation
6 - Lumière
7 - Sol
8 - Oxygène
9 - Gaz carbonique
Dans un
aquarium, ce sont les déjections des
poissons et la nourriture non consommée qui sont à l'origine de la formation
d'ammoniac. Ce produit extrêmement toxique pour les animaux aquatiques
est transformé en nitrates beaucoup moins toxiques et bénéfiques pour
les plantes par des bactéries présentes naturellement ou
artificiellement (plantées) dans l'aquarium.
Les bactéries
nitrosomonas transforment l'ammoniac en nitrites, eux-mêmes très toxiques pour les animaux aquatiques. Et les bactéries
nitrobacter transforment les nitrites en nitrates. Nitrates qui sont alors absorbés par les plantes présentes dans l'aquarium.
Lors du premier remplissage de l'aquarium, ces bactéries sont
absentes de l'eau. Les populations de bactéries apparaissent
progressivement à partir du moment où l'aquarium est rempli. Le
lancement du cycle nécessite, selon le contexte, entre trois et 8
semaines durant lesquelles l'eau de l'aquarium reste toxique.
L'accumulation d'
ammoniac provoque la prolifération de la première population de bactéries. Ces
bactéries transforment l'ammoniac en nitrites. Au bout de quelques jours
l'accumulation de nitrites due à la première population de bactéries
provoque la prolifération de la deuxième population de bactéries, qui
fait retomber la concentration de nitrites. La concentration de
nitrites redescend jusqu'à être totalement indétectable. À partir de ce moment, l'aquarium est sain pour les poissons.
La plupart des aquariums ont un excédent de poissons, et pas assez de
plantes par rapport à la quantité de nitrates produites. Les nitrates
finissent par s'accumuler dans l'eau, et il est alors nécessaire de les
diluer régulièrement au bout de une à deux semaines en remplaçant une
part de l'eau de l'aquarium par de l'eau « neuve ». La fréquence des
remplacements dépendra de la sensibilité des animaux. De nombreux
poissons supportent des concentrations jusqu'à 50 mg/l. Par contre, les
coraux « durs » ne supportent pas des concentrations supérieures à 2 mg/l.
Les bactéries dégradant l'ammoniac et les nitrites sont présentes dans l'eau, le sol de l'aquarium et le
filtre.
Le brassage provoqué par le filtre et la pompe amène l'eau riche en
oxygène de la surface vers le fond, et assure la survie des bactéries -
qui ont besoin d'oxygène pour vivre. Il sert également à mettre en
contact les bactéries présentes dans le filtre avec l'eau de l'aquarium.
À partir du moment où le cycle de l'azote est en route, on dit que l'aquarium est
cyclé :
l'ammoniac et les nitrites qui se forment dans l'eau sont immédiatement
transformés, et les concentrations restent à des niveaux indétectables.
Ammonification[modifier]C'est la production d'ammonium ou d'ammoniac du fait d'une activité
biologique, à partir soit de matière organique en décomposition, soit
par la réduction de nitrate.
À partir de la matière organique[modifier]L'ammonification à partir de la matière organique a pour but de
produire une source d'azote directement utilisable par les organismes
pour leur propre synthèse.
Réalisée uniquement par une biomasse microbienne :